基于PCI總線CAN卡設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

由于PCI9052可以啟動(dòng)局部總線的讀寫，CAN卡不再需要微控制器，采用CAN通信控制器即可，本CAN卡采用SJA1000。SJA1000支持BasicCAN和PeliCAN模式，具有FIFO、支持熱插拔等功能，不但可以實(shí)現(xiàn)CAN總線接口功能，而且芯片可以根據(jù)晶振的頻率，輸出可編程的CLKOUT信號，該信號正好可作為PCI9052的局部總線的總線頻率，節(jié)省了器件，方便了設(shè)計(jì)。CAN總線的總線頻率可為12MHz、16MHz或24MHz，PCI9052自動(dòng)實(shí)現(xiàn)局部總線與PCI總線的訪問同步。CAN總線收發(fā)器采用82C250。該芯片是CAN總線控制器和物理總線的接口，可以提供對CAN總線的差動(dòng)發(fā)送和接受能力，具有抗瞬間干擾、保護(hù)總線的能力，可以通過調(diào)整CAN總線上通訊脈沖的邊沿斜率來降低射頻干擾。
由于PCI設(shè)備在計(jì)算機(jī)中的硬件資源是系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分配的，因此在設(shè)計(jì)出基本的硬件框架后，要進(jìn)行PCI配置設(shè)計(jì)。CAN卡的硬件資源為映射SJA1000內(nèi)部寄存器的內(nèi)存映射空間和一個(gè)中斷源。PCI9052提供5個(gè)局部地址空間，可以選用其中的一個(gè)作為SJA1000的地址空間，分配32個(gè)8位地址。同時(shí)設(shè)置相應(yīng)的初始化，PCI配置寄存器中的寄存器PCIBAR2設(shè)置為0XFFFFFFE0，向系統(tǒng)請求分配內(nèi)存的數(shù)量為32，類型為不可預(yù)讀，其它寄存器的值可設(shè)置為0。設(shè)置局部地址空間的范圍為0X00000000~0X00000020。PCI9052提供2個(gè)局部中斷源，利用LINTi1即可，注意的是：LINTi1信號線沒有驅(qū)動(dòng)能力，SJA1000的INT引腳也沒有驅(qū)動(dòng)能力，因此該信號線必須加上拉電阻，否則該信號線的電平不確定，工作肯定不正常。SJA1000提供電平觸發(fā)中斷信號，因此PCI9052的中斷觸發(fā)模式設(shè)置為電平觸發(fā)。利用PCI9052的局部設(shè)備片選CS0#作為SJA1000的片選信號。CS0#片選信號的起始地址和地址范圍由CS0 Base Address寄存器設(shè)置，值為0X00000002。另外，PCI9052的LRDYi#信號為局部總線數(shù)據(jù)準(zhǔn)備信號，SJA1000的寄存器地址映射成地址，數(shù)據(jù)傳輸不存在延遲等待，因此LRDYi#引腳可接地，表示SJA1000的寄存器總是立即可讀寫。PCI9052寄存器的初始值由串行EEPROM提供，在PCI9052加電后讀取。EEPROM必須采用支持連讀功能的芯片，本設(shè)計(jì)采用Microchip的92LC46B。用PLX公司提供的開發(fā)工具PlxMon可對90LC46B進(jìn)行讀寫。
PCI9052的硬件調(diào)試可采用PlxMon。利用它可以對PCI設(shè)備的配置資源進(jìn)行檢驗(yàn)。利用PLX提供的SDK，可以對PCI9052的局部寄存器、局部總線及EEPROM進(jìn)行讀寫，這樣可以調(diào)試硬件。借助開發(fā)工具，不必開發(fā)PCI設(shè)備的調(diào)試軟件，可節(jié)省很多時(shí)間。同時(shí)，SDK也為驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)提供了程序框架，加快了開發(fā)進(jìn)度。
CAN卡的電路框圖如圖1所示。 2 軟件設(shè)計(jì)
軟件設(shè)計(jì)包括驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)和COM組件程序設(shè)計(jì)。
由于PCI設(shè)備的中斷、I/O端口、映射內(nèi)存等資源都是動(dòng)態(tài)分配的，必須編寫驅(qū)動(dòng)程序管理硬件，才能供用戶編程使用。為了通用性和兼容性，CAN卡驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)采用支持Windows XP、Windows2000和Windows98的WDM驅(qū)動(dòng)程序。開發(fā)工具采用Visual C++6.0和Win2000 DDK。由于CAN卡上沒有微控制器，因此對CAN總線端口的所有操作都是由驅(qū)動(dòng)程序來完成的。這不僅可以由計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能，例如，錯(cuò)誤檢測、斷點(diǎn)續(xù)傳等，同時(shí)節(jié)省了硬件，而且有利于CAN卡的升級--只要更換驅(qū)動(dòng)程序即可。驅(qū)動(dòng)程序的功能主要是配置SJA1000的CAN接口、收發(fā)CAN總線上的數(shù)據(jù)、對CAN總線進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測、接收用戶程序的收發(fā)命令。收發(fā)數(shù)據(jù)和ＣＡＮ總線錯(cuò)誤均采用中斷處理，驅(qū)動(dòng)程序可以快速響應(yīng)，通過事件(Event)內(nèi)核對象直接通知給用戶程序。由于WDM驅(qū)動(dòng)程序運(yùn)行在系統(tǒng)的內(nèi)核態(tài)，編寫非常復(fù)雜，限于篇幅，僅給出軟件的框圖(見圖2)。為了方便用戶的使用，還應(yīng)編寫相應(yīng)的API函數(shù)或ActiveX控件等其它應(yīng)用層的程序提供給用戶。由于ActiveX控件基于先進(jìn)的COM技術(shù)，具有良好的封裝性、使用靈活性等特點(diǎn)，可使用戶編程簡單、方便，因此在CAN卡的設(shè)計(jì)中編寫了ActiveX控件。ActiveX控件負(fù)責(zé)與驅(qū)動(dòng)程序的通信，通過控件的事件把CAN卡接收的數(shù)據(jù)通知給用戶程序，利用控件的屬性設(shè)置CAN通信控制器，按照設(shè)置的方法發(fā)送用戶程序的數(shù)據(jù)。
根據(jù)以上的設(shè)計(jì)，開發(fā)了名為Can1000的CAN卡。經(jīng)使用證明，該卡設(shè)計(jì)簡單明了、性能較高、成本低廉、驅(qū)動(dòng)程序和ActiveX控件使用方便，達(dá)到了設(shè)計(jì)和用戶的要求。

參考文獻(xiàn)
1 PCI 9052 Data Book. PLX公司,2001
2 Winows2000 DDK Documents． 微軟公司,2000
3 Chris Cant著,孫義等譯．Windows WDM設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)指南．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，
2000
4 陽憲惠． 現(xiàn)場總線技術(shù)及其應(yīng)用．北京：清華大學(xué)出版社1999